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田中先生の講演内容
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田中 実 基礎生物学研究所助教授 |
田中実助教授より
現代は，ゲノム解析によりさまざまな生き物の遺伝情報が明らかにされようとしており、その情報に由来する遺伝子，蛋白質，細胞の働きや因果関係が解析されようとしている。ところが、その生体分子や細胞が生体内で実際にどのように働いて生物現象がなりたつのか、ミクロのレベルで「生きた状態を見る」ということは、その生物現象を検証して新たな機能を発見解明する上で重要であるにも関わらず、人間を含めた脊椎動物では技術的に困難であった。
この講演では，生体分子・細胞がどのように働いているのか，生きた脊椎動物内(メダカ)でその画像を捉えることで何が判るのかをお話ししたい。
我々の研究室ではメダカを実験材料にして、性(雌と雄)がどのようにしてできてくるのかを「見ること」により解析することを試みている。
「メダカ」は海外の研究者の間でも「メダカ」という日本名が通用するほど有名になっている。それはメダカを用いて現代生物学の実験に必要な細胞操作や遺伝子操作を用いた実験が可能なこと(図１)，古来から日本でさまざまな種類のメダカが維持されてきたことなどによる。まさに日本が誇る世界的な実験動物と言える。またメダカが持つゲノム(遺伝情報)配列もマウスやヒトと同様にほぼ解明されつつあり、その結果は生命現象の基本的な部分はヒトもメダカも共通であることを示している。我々は、からだづくりの過程が透明であることに着目して(ムービー１)、性の不可思議と普遍性の分子機構について「見る」ことで研究を行なっている。
図1
ムービー1
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ファイル形式はMPEG-4で、データ容量が11.9MBあります。
特定の生体分子や細胞をみるためには，蛍光蛋白質という夜光塗料と同じように蛍光を発する蛋白質を用いる。サンゴやクラゲから単離された蛋白質で，この遺伝子をメダカで働かせることにより、観察したい生体分子や細胞に発現させ可視化を行なった。
生殖腺は将来の卵や精子をつくり出す器官で，脊椎動物の場合まず生殖腺の性が決定して(すなわち卵巣か精巣のいずれかができること)からだ全体の性が決まる。この生殖腺は将来の卵や精子の元となる細胞(生殖細胞)と、それを取り囲んで卵や精子にまでする生殖腺体細胞とからなる。１つの細胞からなる受精卵から細胞が増殖してからだが作られる過程で，生殖細胞は生殖腺とは全く別のところで生まれ移動し,形成されつつある生殖腺(生殖腺原基)に入り込む。性は生殖腺体細胞側でまず決まり、卵巣か精巣のいずれかが作られていく(図２)。
図2
(１)生物個体は一つの細胞(受精卵)からさまざまな細胞が分かれて個体ができてくる(分化するという)。どのようにして細胞が分かれてくるのか，その様子を見て研究できる(ムービー２)。
ムービー2
画像をクリックするとムービーが再生されます。
(２)分化した細胞はその場にとどまるのではなく，移動と，周りの細胞と相互作用とにより個体を作り上げていく。その過程が研究できる。将来の卵や精子になる細胞(生殖細胞)が出現し生殖腺へ移動していくとき、細胞は方向性を持って移動することが判る(ムービー３)。生殖腺原基に到達するまでに何種類かの分子機構の制御を受けて最終的に生殖腺に到達できることが明らかとなった。
ムービー3
画像をクリックするとムービーが再生されます。
(３)構造や細胞の動きを立体的に構築することで、からだの新しい構造を発見することができる。
(４)分化は遺伝子の働き方の変化によって、細胞の性質が変化することによっておきる。細胞の中の状態が様々な状況に合わせてどのように変化するのかを研究することができる。細胞内の構造を生体内で可視化すると，動的構造を保ちつつも性に依存して大きく変化させる(分化する)ことが判る。
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